艦載機(jī)自動(dòng)著艦?zāi)：刂破髟O(shè)計(jì).pdf

1、由于著艦任務(wù)的困難性，提出了艦載機(jī)自動(dòng)著艦系統(tǒng)（Automatic Carrier Landing System，簡稱 ACLS）。美國海軍所完成的自動(dòng)進(jìn)艦著艦的載載機(jī) F/A-18A以PID（Proportional Integrate Derivate）控制器設(shè)計(jì)的縱向引導(dǎo)控制律。由于控制器的參數(shù)固定不變，在面對變化的艦艉流和航母運(yùn)動(dòng)時(shí)缺乏靈活性和精確性，在一定程度上影響了艦載飛機(jī)的著艦誤差和著艦滿意度，本文設(shè)計(jì)了艦載機(jī)模糊邏輯自動(dòng)

2、著艦控制系統(tǒng)FACLS（Fuzzy Logic Automatic Carrier Landing System），根據(jù)資深駕駛員在著艦不同階段的控制經(jīng)驗(yàn)，制定相應(yīng)的模糊規(guī)則，構(gòu)造模糊控制器來代替一般的ACLS。其具體設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
　　首先，在定義了坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上建立艦載機(jī)縱向的數(shù)學(xué)模型和艦載機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)模型，以及分析航母的幾何環(huán)境，建立航母擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型，通過合成得出艦載機(jī)著艦點(diǎn)理想高度偏差，以及建立艦艉流的模型。為了與本文設(shè)計(jì)的

3、艦載機(jī)自動(dòng)著艦?zāi)：刂破鲗Ρ龋瑫r(shí)建立了艦載機(jī)H-dot指令自動(dòng)著艦系統(tǒng)，從內(nèi)而外順次針對內(nèi)環(huán)增穩(wěn)系統(tǒng)、自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)、進(jìn)場動(dòng)力補(bǔ)償系統(tǒng)、引導(dǎo)控制率以及甲板運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)等進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，在MATLAB/SIMULINK中搭建艦載機(jī)自動(dòng)著艦系統(tǒng)，并仿真驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的ACLS的基本結(jié)構(gòu)是正確的。
　　其次，介紹模糊控制理論。它包括了模糊控制隸屬函數(shù)的分類以及確定方法、模糊推理、解模糊化方法、模糊控制系統(tǒng)以及模糊控制器的組成和設(shè)計(jì)過程。

4、在這些模糊控制理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)F/A-18A艦載機(jī)自動(dòng)著艦?zāi)：刂破?。以艦載機(jī)F/A-18A為模型，確立艦載機(jī)模糊邏輯自動(dòng)著艦系統(tǒng)的框架，建立框架中各個(gè)模糊塊的輸入和輸出變量以及利用模糊統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)的方法確定其輸入、輸出變量的隸屬度函數(shù)，接著設(shè)計(jì)框架中駕駛儀規(guī)則庫、油門規(guī)則庫、下滑規(guī)則庫、接近規(guī)則庫這四個(gè)模糊塊的模糊規(guī)則，最終連接這四個(gè)規(guī)則庫構(gòu)成艦載機(jī)模糊邏輯自動(dòng)著艦系統(tǒng)（簡稱FACLS）。FACLS設(shè)計(jì)的目的是使艦載機(jī)在著艦過程中保持適

5、當(dāng)?shù)母叨取⑾鲁了俾?、姿態(tài)角和速度。FACLS共有6個(gè)輸入，2個(gè)輸出，幾百個(gè)模糊規(guī)則，所有的模糊規(guī)則分布于4個(gè)規(guī)則庫中。該模糊邏輯控制系統(tǒng)不同于模糊邏輯在其他方面的許多應(yīng)用，因?yàn)樗粌H模仿了駕駛員的控制行為，而且最大地綜合了手動(dòng)和自動(dòng)控制方法的優(yōu)點(diǎn)。這一點(diǎn)在一般的控制系統(tǒng)中是不容易實(shí)現(xiàn)的。
　　最后，介紹MATLAB模糊邏輯工具箱，并利用MATLAB模糊邏輯工具箱建立艦載機(jī)自動(dòng)著艦?zāi)：刂破鹘M成艦載機(jī)模糊邏輯自動(dòng)著艦系統(tǒng)。并將已建立

6、一般的F/A-18A自動(dòng)著艦系統(tǒng)在相似的著艦條件下，與艦載機(jī)模糊邏輯自動(dòng)著艦系統(tǒng)加以比較。仿真結(jié)果表明，F(xiàn)ACLS比一般的F/A-18A的ACLS的優(yōu)秀著艦和可接受著艦都有所增加。尤其在糟糕的環(huán)境下，F(xiàn)ACLS比一般的F/A-18A的ACLS增加更多，從而說明FACLS明顯地減少了硬著艦、艦尾撞擊和復(fù)飛的次數(shù)。尤其在糟糕的環(huán)境下，這種減少更明顯；比較兩個(gè)系統(tǒng)在不同下沉率階躍輸入下，下沉率的階躍響應(yīng)，和氣流擾動(dòng)情況下的性能比較，來說明FA

7、CLS能夠明顯改善超調(diào)和調(diào)節(jié)時(shí)間，而這一改善可以很好的抑制氣流擾動(dòng)，從而減少了下滑軌跡誤差；通過在進(jìn)入艦艉流區(qū)時(shí)高度偏高，下沉率偏慢的情況下，F(xiàn)ACLS糾正偏差是允許艦艉流的影響來降低高度偏差，從而克服了艦艉流的下沉影響，使艦載機(jī)保持適當(dāng)?shù)南禄壽E和下沉率。使FACLS具有駕駛員的直觀推斷。同時(shí)在糟糕著艦中，F(xiàn)ACLS的逃逸次數(shù)稍有增加，從而說明與駕駛員一樣，F(xiàn)ACLA更關(guān)注的是艦載機(jī)高度誤差低于基準(zhǔn)下滑道的情況，而不是艦載機(jī)高度誤差高